T.C.
SELÇUK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
KONYA KAPALI HAVZASI KURAKLIK KARAKTERĐZASYONUNUN
ZAMANSAL-KONUMSAL ANALĐZĐ Selim DOĞAN DOKTORA TEZĐ
Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı
Şubat-2013 KONYA Her Hakkı Saklıdır
iii
TEZ BĐLDĐRĐMĐ
Bu tezdeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edildiğini ve tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm.
DECLARATION PAGE
I hereby declare that all information in this document has been obtained and presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all material and results that are not original to this work.
Selim DOĞAN Tarih: 22 Ocak 2013
iv ÖZET
DOKTORA TEZĐ
KONYA KAPALI HAVZASI KURAKLIK KARAKTERĐZASYONUNUN ZAMANSAL-KONUMSAL ANALĐZĐ
Selim DOĞAN
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Ali BERKTAY II.Danışman: Doç. Dr. Bilgehan NAS
2013, 107 Sayfa Jüri
Prof. Dr. Ali BERKTAY
Prof. Dr. Mehmet Faik SEVĐMLĐ Prof. Dr. Galip SEÇKĐN
Doç. Dr. Şükrü DURSUN
Yrd. Doç. Dr. Meral BÜYÜKYILDIZ
Konya kapalı havzası, Anadolu’nun ortasında 53.850 km2 alan kaplar. Kapladığı bu alan Türkiye’nin %7’sine karşılık gelmektedir. Havza, küresel 200 eko-bölge arasında olup içerisinde 2 adet milli park, 15 adet önemli kuş alanı, 6 adet önemli bitki alanı bulunmaktadır. Ancak tekrarlayan kuraklıklar havzadaki var olan su kaynakları sorunlarını daha da kötü bir duruma sokmaktadır. Havzanın çevresel, hidrolojik ve tarımsal sorunlarını en aza indirmek için kuraklığın izlenmesine ihtiyaç vardır. Konya Kapalı Havzasında baş göstermiş kuraklık olaylarının incelenerek karakterinin ortaya konulması, gelecekte yaşanacak benzer kuraklıklara karşı alınacak önlemler ve atılacak adımlar açısından önemlidir.
Kuraklık durumlarını incelemek için bugüne kadar birçok kuraklık indeksi geliştirilmiştir. Bu çalışma ile dünyada kuraklıkların belirlenmesinde ve izlenmesinde kullanılan 6 farklı kuraklık indeksi karşılaştırılmıştır. Kullanılan kuraklık indeksleri Normal Yağış Yüzdesi (NYY), Yağış Kuyrukları (YK), Z-Skoru, Çin Z Đndeksi (ÇZĐ), Standartlaştırılmış Yağış Đndeksi (SYĐ) ve Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ)’dir. Yıllık ağırlıklı hesap yöntemi kullanan EKĐ hariç tüm kuraklık indeksleri için 18 ayrı zaman adımı kullanılmıştır. Bu zaman adımları; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 18, 24, 30, 36 ve 48 aydır. Konya Kapalı Havzası içerisinde yer alan 12 istasyona ait 1972-2009 yılları arası 456 aylık yağış verisi ile analizler yapılmıştır. Çalışmanın birinci kısmında kuraklık indeksi-zaman adımı kombinasyonları yapılarak bunlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Đkinci kısımda ise başarılı olduğu belirlenen kuraklık indeksleri ile Konya Kapalı Havzasının 1972-2009 yılları arası kuraklık analizi yapılmıştır.
Konya Kapalı Havzasındaki Ocak 1972-Aralık 2009 arası 456 aylık periyotta EKĐ ile hesap edilen 444 aylık kuraklık indeksi zaman serileri analiz sonuçlarına göre havzada toplam 196 kuraklık olayı tespit edilmiştir. Havza ortalaması istasyon başına 16.3 kuraklık olayı olarak bulunmuştur. Havzadaki tüm kuraklıkların istasyon başına toplam süre ortalaması 156.9 ay olup toplam genlik ortalaması 170.38 olarak belirlenmiştir. Analiz edilen 444 aylık zaman periyodu göz önüne alındığında, havzada bu periyottaki tüm zamanların ortalama %35’lik zaman diliminin kuraklıklarla geçtiği tespit edilmiştir.Havzayı en çok etkileyen 1973-1974 çok şiddetli kuraklığı; Karapınar istasyonu hariç bütün istasyonlarda kuraklık sınıfı, süresi, genliği ve keskinliği bakımından benzer özellikler göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Konya Kapalı Havzası, yağış, kuraklık, kuraklık indeksi, Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ), Standartlaştırılmış Yağış Đndeksi (SYĐ)
v ABSTRACT
Ph.D THESIS
SPATIO-TEMPORAL ANALYSIS OF DROUGHT CHARACTERIZATION IN KONYA CLOSED BASIN
Selim DOĞAN
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY
THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Advisor: Prof. Dr. Ali BERKTAY Co-Advisor: Assoc. Prof. Dr. Bilgehan NAS
2013, 107 Pages Jury
Prof. Dr. Ali BERKTAY
Prof. Dr. Mehmet Faik SEVĐMLĐ Prof. Dr. Galip SEÇKĐN
Assoc. Prof. Dr. Şükrü DURSUN
Assist. Prof. Dr. Meral BÜYÜKYILDIZ
Konya Closed Basin, with an area of 53,850 km2, is located in Central Anatolia and occupies 7% of the total area of Turkey. The basin is recognized as one of the Global 200 Eco-regions and has 2 national parks, 12 important bird areas and 8 important plant areas. However, the stress on the water resources is exacerbated by recurring droughts in the basin. Monitoring droughts are necessary to minimize environmental, hydrological and agricultural threats. Identifying the drought events which took place in Konya Closed Basin is important step to provide mitigation and preparedness for future droughts. Many drought indices (DIs) have been introduced to monitor drought conditions. This study compares six different DIs which have been used to identify and monitor droughts in the world. The DIs used in this study are Percent of Normal (PN), Rainfall Decile based Drought Index (RDDI), statistical Z-Score, China-Z Index (CZI), Standardized Precipitation Index (SPI), and Effective Drought Index (EDI). 18 different timesteps (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 18, 24, 30, 36 and 48 months) were employed. Monthly rainfall data of 1972-2009 (456 months) obtained from twelve spatially distributed stations was used. The first part of this study focused on the comparison of DIs with various timesteps. The second part of this study consisted of the drought analyses of Konya Closed Basin for 1972-2009 period by DIs which were found reasonable.
196 drought events have been identified by EDI as a result of the analyses of 456 months period from January 1972 to December 2009. The average of the basin was 16.3 drought event per station. The average of the total drought duration was 156.9 months per station and the average of the total magnitude was found as 170.38 per station. 35% of all times in the time series was identified as a drought class. 1973-1974 extreme drought was the most notable drought in the basin. There were similarities of this dry period among stations in means of drought class, duration, magnitude and intensity. Only in Karapinar station, no extreme drought was identified for this period.
Keywords: Konya Closed Basin, precipitation, drought, drought index, Effective Drought Index (EDI), Standardized Precipitation Index (SPI)
vi ÖNSÖZ
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Çevre Mühendisliği programında hazırlamış olduğum bu doktora tezi ile kendi akademik hayatıma yeni bir başlangıç yapabilmeyi, konuyla ilgilenenlere ufacık da olsa katkıda bulunabilmeyi umut ediyorum. Kuraklık gibi doğal afetlerle meydana gelebilecek can ve mal kayıpları ile çevresel yıkımların en aza indirilebilmesi için çalışma yapan ve yapacak olan herkese saygılarımı sunuyorum.
On beş yıldır beni yetiştiren, öğrencisi olmaktan kıvanç duyduğum danışman hocam Prof. Dr. Ali BERKTAY’a; tez çalışmamda aktardığı tecrübeleri, öğrettikleri ve aşıladığı çalışma azmi ile bana yol gösterdiği ve yardımlarını hiçbir zaman esirgemediği için en derin sevgi ve saygılarımı sunuyorum.
Tez çalışmam sırasında Texas A&M Üniversitesi’nde beni bir buçuk yıl misafir araştırmacı olarak ağırlayan, ufuk açıcı ve yapıcı yönlendirmeleri ile çalışmalarıma ve çalışma tarzıma şekil veren Prof. Dr. Vijay P. SINGH’e teşekkür ve saygılarımı sunuyorum.
Bu tezin tez izleme komitesinde ve jürisinde bulunan kıymetli hocalarıma, ayrıca kadim dostlarım Doç. Dr. Mehmet Emin ARGUN ve Dr. Hasan TÜRE’ye yaptıkları katkılardan dolayı teşekkürü bir borç bilirim.
Selçuk Üniversitesi’ndeki çalışma arkadaşlarıma ve tüm dostlarıma teşekkürlerimi sunuyorum. Bu doktora çalışmasını maddi olarak destekleyen S.Ü. BAP Koordinatörlüğü ile yurtdışı araştırma bursu aldığım Yüksek Öğretim Kurumu’na ve yüksek sadakat ile bağlı olduğum Türkiye Cumhuriyeti Devleti’ne minnettarım.
Çalışmalarım sırasında bana hep destek olan, kimi zaman bana katlanan ama her zaman yanımda olan hayat arkadaşım Züleyha DOĞAN’a, kendileri küçük verdikleri ilham ve çalışma azmi büyük olan evlatlarım Mehmet Bartu DOĞAN ve Tuğçe DOĞAN’a; ayrıca beni bugünlere getiren, hayatımın her aşamasında olduğu gibi bu aşamada da beni destekleyip yüreklendiren, bilgi, hoşgörü, anlayış ve maddi-manevi yardımlarını esirgemeyen Babama, Anneme ve Kardeşime, bana verdikleri emekten, gösterdikleri sevgi ve sabırdan dolayı minnettarım.
Beni ben yapan değerleri bana aşılayan burada ismi geçen veya geçmeyenlere sonsuz minnet, sevgi ve saygılarımı sunuyorum.
Selim DOĞAN KONYA-2012
vii ĐÇĐNDEKĐLER TEZ BĐLDĐRĐMĐ ... iii ÖZET ... iv ABSTRACT ...v ÖNSÖZ ... vi ĐÇĐNDEKĐLER ... vii ÇĐZELGELER LĐSTESĐ ...x ŞEKĐLLER LĐSTESĐ ... xi
SĐMGELER VE KISALTMALAR ... xii
1. GĐRĐŞ ...1
1.1. Çalışmanın Amacı, Kapsamı ve Önemi ...2
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI ...5
2.1. Kuraklık ...8
2.2. Kuraklığın Etkileri ...9
2.3. Kuraklık Sınıflandırmaları ... 10
2.3.1. Kuraklık türleri... 10
2.3.2. Kısa süreli ve uzun süreli kuraklık ... 11
2.3.3. Kuraklık sınıfları ... 12
2.4. Kuraklık Đndeksleri ... 13
2.4.1. Normal yağış yüzdesi (NYY) ... 15
2.4.2. Yağış kuyrukları (YK)... 15
2.4.3. Standart skor veya Z skoru (Z-Skoru) ... 16
2.4.4. Çin Z indeksi (ÇZĐ) ... 16
2.4.5. Standartlaştırılmış yağış indeksi (SYĐ) ... 17
2.4.6. Efektif kuraklık indeksi (EKĐ) ... 17
2.5. Dünyada Yapılan Çalışmalar ... 18
2.6. Türkiye’de Yapılan Çalışmalar ... 23
2.7. Konya Kapalı Havzası Đle Đlgili Yapılan Çalışmalar ... 25
2.8. Kuraklık Đndeksleri Đle Yapılan Çalışmalara Genel Bakış ... 27
3. MATERYAL VE YÖNTEM ... 31
3.1. Materyal ... 31
3.1.1. Konya Kapalı Havzasının coğrafi durumu ... 33
3.1.2. Konya Kapalı Havzasının meteorolojisi... 34
3.2. Yöntem ... 38
3.2.1. Kuraklıkla ilgili nicelikler ... 39
viii
3.2.2.1. Normal yağış yüzdesi (NYY) ... 41
3.2.2.2. Yağış kuyrukları (YK) ... 41
3.2.2.3. Z-Skoru ... 41
3.2.2.4. Çin Z indeksi (ÇZĐ) ... 42
3.2.2.5. Standartlaştırılmış yağış indeksi (SYĐ) ... 42
3.2.2.6. Efektif kuraklık indeksi (EKĐ) ... 44
3.2.3. Kuraklık indeks değerlerinin kuraklık sınıfı zaman serisine dönüştürülmesi ... 45
3.2.4. Kuraklık zaman serilerinin karşılaştırılması ... 46
4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA ... 49
4.1. Kuraklık Sınıfı Zaman Serilerinin Karşılaştırma Sonuçları ... 49
4.1.1. Kuraklık indeksleri arasındaki ilişki ... 49
4.1.2. Zaman adımları arasındaki ilişki ... 49
4.1.3. Belirli bir kuraklık indeksi ile zaman adımları arasındaki ilişki ... 52
4.1.4. Đndekslerin tespit ettiği kuraklık sınıflarının karşılaştırılması ... 53
4.1.4.1. NYY’nin EKĐ ile karşılaştırılması ... 55
4.1.4.2. YK’nın EKĐ ile karşılaştırılması ... 55
4.1.4.3. Z-Skorunun EKĐ ile karşılaştırılması... 56
4.1.4.4. ÇZĐ’nin EKĐ ile karşılaştırılması ... 57
4.1.4.5. SYĐ’nin EKĐ ile karşılaştırılması ... 58
4.1.5. EKĐ’nin tespit ettiği kuraklık sınıflarının konumsal dağılımı ... 60
4.2. Konya Kapalı Havzası Kuraklığının Analizi... 61
4.2.1. EKĐ ile tespit edilen kuraklık olaylarının konumsal ve zamansal analizi . 61 4.2.1.1. Aksaray istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 61
4.2.1.2. Beyşehir istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 62
4.2.1.3. Cihanbeyli istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 64
4.2.1.4. Çumra istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 65
4.2.1.5. Ereğli istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 66
4.2.1.6. Ilgın istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 68
4.2.1.7. Karaman istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 70
4.2.1.8. Karapınar istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 71
4.2.1.9. Konya istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 73
4.2.1.10. Kulu istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 75
4.2.1.11. Niğde istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 76
4.2.1.12. Seydişehir istasyonu kuraklıklarının zamansal analizi ... 78
4.2.1.13. Havza geneline bakış ... 79
4.2.2. Olay bazlı kuraklık incelemesi ve farklı indekslerin değerlendirilmesi .... 85
4.2.3. Kuraklık sınıflarının yüzde hesaplamaları için iki farklı yaklaşım ... 92
5. SONUÇLAR VE ÖNERĐLER ... 94
5.1. Sonuçlar ... 94
5.1.1. Kuraklıkla ilgili kavramsal ve teorik sonuçlar... 94
5.1.2. Konya Kapalı Havzası özelinde elde edilen sonuçlar ... 96
ix
6. KAYNAKLAR ... 101 ÖZGEÇMĐŞ... 108
x
ÇĐZELGELER LĐSTESĐ
Çizelge 2.1 Kuraklık indeksleri ile yapılan çalışmalara ait özet tablo ... 28
Çizelge 3.1 Konya Kapalı Havzasındaki istasyonlara ait rakım, koordinatlar ve yıllık yağış istatistiği ... 32
Çizelge 3.2 Konya Kapalı Havzasındaki iller ve havza içindeki dağılımı ... 34
Çizelge 3.3 Konya Kapalı Havzasındaki istasyonlara ait aylık toplam yağış dağılımı .. 35
Çizelge 3.4 Konya Kapalı Havzasındaki istasyonlara ait aylık ortalama sıcaklık dağılımı ... 36
Çizelge 3.5 Konya Kapalı Havzasındaki istasyonlara ait aylık buharlaşma verileri ... 37
Çizelge 3.6 Kuraklık indeks değerlerine göre kuraklık sınıfları... 40
Çizelge 3.7 Kuraklık indeks zaman serileri ile oluşturulan 91 sütun 456 satırlık tablonun örnek kısmı ... 46
Çizelge 3.8 Kuraklık sınıfı zaman serileri ile oluşturulan 91 sütun 456 satırlık tablonun örnek kısmı ... 47
Çizelge 3.9 Kuraklık indeks zaman serileri için hesaplanan Pearson korelasyon katsayılarının örnek kısmı... 47
Çizelge 3.10 Kuraklık sınıfı zaman serileri için hesaplanan Pearson korelasyon katsayılarının örnek kısmı... 47
Çizelge 4.1 Aksaray istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 62
Çizelge 4.2 Beyşehir istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 63
Çizelge 4.3 Cihanbeyli istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 64
Çizelge 4.4 Çumra istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 66
Çizelge 4.5 Ereğli istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 67
Çizelge 4.6 Ilgın istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 69
Çizelge 4.7 Karaman istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 71
Çizelge 4.8 Karapınar istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 72
Çizelge 4.9 Konya istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 73
Çizelge 4.10 Kulu istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 75
Çizelge 4.11 Niğde istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 77
Çizelge 4.12 Seydişehir istasyonu kuraklıklarına ait bilgiler ... 78
Çizelge 4.13 Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) ile tespit edilen kuraklık sınıflarına ait bilgiler ... 81
Çizelge 4.14 Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) ile tespit edilen kuraklık olay sayılarının kuraklık sınıflarına göre zamansal dağılımı ... 83
Çizelge 4.15 Beyşehir istasyonu 1973-1974 kuraklığı için (Z-Skoru, ÇZĐ ve SYĐ’nin farklı zaman adımları ile EKĐ’nin ikili eşleştirilmiş kuraklık indeksi) zaman serilerine ait Pearson korelasyon katsayıları ... 91
xi
ŞEKĐLLER LĐSTESĐ
Şekil 2.1 1951-2000 yılları arası sıcaklık ve yağış verisi ile güncellenmiş Köppen-Geiger iklim sınıflandırması dünya haritası ve Türkiye detayı (Kaynak: Kottek ve
ark., 2006) ...6
Şekil 3.1 Konya Kapalı Havzası ortalama yıllık yağış değerleri ... 31
Şekil 3.2 Konya Kapalı Havzası fiziki haritası ... 33
Şekil 3.3 Karapınar ve Seydişehir ile havza ortalaması için yağış ve sıcaklıkların zamansal dağılımı ... 36
Şekil 3.4 Kuraklık sınıfları ve nicelikleri ... 40
Şekil 3.5 Karapınar istasyonunda aylık toplam yağışın teorik dağılımdan normal dağılıma dönüşümü ... 43
Şekil 4.1 Farklı zaman adımlı kuraklık indekslerinin korelasyonu. Zaman adımlarının her biri 5 farklı kuraklık indeksinden oluşmaktadır (Zaman adımı içerisinde yer alan 5 piksel sırasıyla NYY, YK, Z-Skoru, ÇZĐ ve SYĐ’dir. EKĐ 12 aylık zaman adımından hemen sonra yer almaktadır). Ortak korelasyon katsayısını göstermek üzere yatay ve düşeyde aynı 91 kuraklık indeksi yer almaktadır. ... 50
Şekil 4.2 Belirli bir kuraklık indeksi zaman adımının tüm kuraklık indeksi zaman adımları ile olan ortalama korelasyonu ... 51
Şekil 4.3 Kuraklık indeksleri ile zaman adımları arasındaki ilişki ... 52
Şekil 4.4 EKĐ ve NYY’nin tespit ettiği kuraklık sınıfı yüzdeleri ... 54
Şekil 4.5 EKĐ ve YK’nın tespit ettiği kuraklık sınıfı yüzdeleri ... 55
Şekil 4.6 EKĐ ve Z-Skoru’nun tespit ettiği kuraklık sınıfı yüzdeleri ... 56
Şekil 4.7 EKĐ ve ÇZĐ’nin tespit ettiği kuraklık sınıfı yüzdeleri ... 57
Şekil 4.8 EKĐ ve SYĐ’nin tespit ettiği kuraklık sınıfı yüzdeleri ... 58
Şekil 4.9 EKĐ kuraklık sınıfı zaman serisinde Konya Kapalı Havzası için 1972-2009 yılları arası kuraklık durumları (Đstasyonlar soldan sağa alfabetik sırada verilmiştir) .... 60
Şekil 4.10 Aksaray istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 62
Şekil 4.11 Beyşehir istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 63
Şekil 4.12 Cihanbeyli istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 65
Şekil 4.13 Çumra istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 66
Şekil 4.14 Ereğli istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 68
Şekil 4.15 Ilgın istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 70
Şekil 4.16 Karaman istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 71
Şekil 4.17 Karapınar istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 72
Şekil 4.18 Konya istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 74
Şekil 4.19 Kulu istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 75
Şekil 4.20 Niğde istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 77
Şekil 4.21 Seydişehir istasyonu Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ) değerleri ... 79
Şekil 4.22 Beyşehir istasyonu yağış zaman serileri ile EKĐ, SYĐ6, ÇZĐ6 ve Z-Skoru6 kuraklık indekslerinin yağış değişimine olan tepkileri... 87
Şekil 4.23 Beyşehir istasyonu yağış zaman serileri ile EKĐ, SYĐ9, ÇZĐ9 ve Z-Skoru9 kuraklık indekslerinin yağış değişimine olan tepkileri... 88
Şekil 4.24 Beyşehir istasyonu yağış zaman serileri ile EKĐ, SYĐ12, ÇZĐ12 ve Z-Skoru12 kuraklık indekslerinin yağış değişimine olan tepkileri ... 89
xii SĐMGELER VE KISALTMALAR Simgeler α : Şekil parametresi β : Ölçek parametresi Cs : Çarpıklık katsayısı D : Süre EY
: Efektif yağış ortalaması
EYS : Efektif yağışın ortalamadan sapması () : Gamma dağılımı
H() : Kümülatif olasılık değerleri
I : Keskinlik
L : Geri dönüş süresi
M : Genlik
n : Yağış gözlemleri sayısı Pi : Yağış miktarı
σ : Standart sapma
̅ : Ortalama aylık yağış değeri : Aylık yağış değeri
Kısaltmalar
ADI : Aggregate Drought Index API : Antecedent Precipitation Index ARIMA : Otoregresif hareketli ortalama AWRI : Available Water Resources Index BI : Blumenstock’s Index
BMDI : Bhalme-Mooley Drought Index CMI : Crop Moisture Index
CPA : Cumulative Precipitation Anomaly CSA : Cumulative Streamflow Anomaly CSM : Computed Soil Moisture
ÇŞK : Çok Şiddetli Kuraklık ÇZĐ : Çin Z Đndeksi
DM : Drought Monitor
DSI : Drought Severity Index DSĐ : Devlet Su Đşleri
EKĐ : Efektif Kuraklık Đndeksi
ETDI : Evapotranspiration Deficit Index EY : Efektif Yağış
GCM : Küresel Đklim Modelleri KBDI : Keetch-Byram Drought Index KI : Kincer’s Index
MAI : Moisture Adequacy Index MaI : Marcovitch’s Index MÇZĐ : Modifiye Çin Z Đndeksi MGM : Meteoroloji Genel Müdürlüğü
MI : Munger’s Index
xiii NMDC : National Drought Mitigation Center NYY : Normal Yağış Yüzdesi
OŞK : Orta Şiddetli Kuraklık PAI : Palfai Aridity Index
PHDI : Palmer Hydrological Drought Index PKŞĐ : Palmer Kuraklık Şiddeti Đndeksi RAI : Rainfall Anomaly Index
RDI : Reconnaissance Drought Index SAI : Standardized Anomaly Index
SARIMA : Mevsimsel otoregresif hareketli ortalama SMAI : Soil Moisture Anomaly Index
SMDI : Soil Moisture Deficit Index
SRES : Special Report on Emissions Scenarios SWSI : Surface Water Supply Index
SYĐ : Standartlaştırılmış Yağış Đndeksi ŞK : Şiddetli Kuraklık
TWD : Total Water Deficit
USDM : United States Drought Monitor VCI : Vegetation Condition Index YK : Yağış Kuyrukları
Z-Skoru : Standart skor veya Z skoru Z Index : Palmer’s Z Index
1. GĐRĐŞ
Kuraklık, insanların yaşamını ve geçimini etkileyen doğal afetlerden biridir. Diğer afetlere göre daha az sıklıkta meydana gelmesine rağmen daha geniş bir bölgeyi daha uzun sürelerle etkiler. Karmaşık ve en az anlaşılabilmiş felakettir. Mekanizmasının karmaşık olması, çok farklı bilimler ve çevreler tarafından incelenmesi, ortaya çıktığı bölgeden bölgeye yapısal farklılıklar göstermesi, şiddet-süre-sıklık-alan gibi birçok parametreye bağlı değişiklik gösteren etkilerinin olmasından dolayı kuraklık tanımı yöreden yöreye ve tanımı yapan kişinin uzmanlığına göre değişiklik göstermektedir. Bu bakımdan tek bir kuraklık tanımlaması yapmak oldukça güçtür.
Kuraklık (drought) sıklıkla, yağışların az olduğu kurak iklimle (arid) veya kurak süreçle (dry period) karıştırılmaktadır. Kuraklık suyun az bulunurluğunu değil, normaldeki bulunurluğundan saparak azalmasını ifade eder. Örneğin 600 mm yıllık yağış almış bir istasyonda o sene kuraklık görülmüş olabilir. Ancak başka bir istasyonda aynı yağış miktarı bol yağışlı geçen bir yılı temsil edebilir (Anisfeld, 2010). Uzun yıllar boyunca yapılan gözlemlerin istatistiki olarak değerlendirilmesi ile bir yörenin iklimi yani normali ortaya konulmuş olur. Örneğin Karadeniz bölgesi hariç ülkemizin hemen her yerinde yazlar kurak geçtiği için, yaz aylarının buralarda az yağışla geçmesi gayet normaldir. Kurak iklim bir yörenin gerçeği olabilir ve süreklidir. Kuraklık tekrar edebilir, uzun sürebilir, ancak geçicidir.
Kuraklık tanımı yapılırken birçok kaynakta yağışın miktarına, bazı kaynaklarda da yağışlı-yağışsız geçen günlere vurgu yapılmaktadır. Asıl olan, belirli miktardaki yağışın belirli bir zaman içerisinde düşüp düşmediğidir. Bir bölgeye düşen yağışın miktarındaki farklılaşma; sıcaklık, rüzgar, buharlaşma, güneş radyasyonu ve atmosferik dolaşım gibi parametrelere bağlı olmakla birlikte karmaşık okyanus-kara-atmosfer ilişkisi içerisinde rastgele oluşmaktadır. Hava durumu tahminleri bile en fazla 15 gün için yapılabilmektedir. Tahmin süresi uzadıkça da doğruluk oranı azalmaktadır. Dolayısı ile düşecek yağış miktarı ve zamanı kestirilemediği için, geleceğe yönelik projeksiyonlar ancak senaryolara göre üretilebilir.
Elbette farklı iklim şartları ve yağış rejimine bağlı olarak farklı kuraklık tanımlamaları olabilir. Ancak hangi yöreye özgü olursa olsun yapılacak kuraklık tanımında yağış miktarı ve zaman mefhumu ön planda olmalıdır. Öyleyse, basit bir kuraklık tanımı yapılmak istenirse “kuraklık, belirli bir zamanda beklenenden az
zaman” gün-hafta-ay-yıl mertebesinde olabileceği gibi, yılın belirli bir ayını, aylarını (mevsim) veya ardışık günleri (örneğin, 10 gün üst üste) kastedebilir. “Beklenenden az miktarda yağış” kavramı ise ortalama, medyan vb. istatistiki bir anlamda veya bir eşik değeri anlamında kullanılabilir.
1.1. Çalışmanın Amacı, Kapsamı ve Önemi
Konya Kapalı Havzası flora-fauna biyoçeşitliliği yönünden çok zengindir. Havza içerisinde 2 adet milli park, 15 adet önemli kuş alanı, 6 adet önemli bitki alanı ve büyük bir flamingo kolonisi bulunmaktadır. Havza, küresel 200 eko-bölge arasında olup, havza sınırları içerisinde yer alan Meke Maar gölü ve Kızören obruğu, Ramsar uluslararası önemdeki sulak alanlar listesi içindedir. Avrupa'da üreyen ve nesli tüm dünyada tehlike altında olan 13 kuş türünden 8’ine üreme alanı sağlayan havza, aynı zamanda tarımsal anlamda Türkiye’nin önemli üretim bölgelerinden biridir. Tahıl, bakliyat ve şekerpancarı üretiminde önemli bir paya sahip olan havza, Türkiye’deki toplam tuz üretiminin de %60’ına ev sahipliği yapmaktadır.
Vahşi sulama yapılan tarımsal uygulamalar, ruhsatsız su kuyuları, uzun süreli koruma stratejilerinin olmayışından dolayı doğal sulak alanların fonksiyonunu kaybetmesi, yeraltı su seviyesindeki düşüş, habitat kaybı ve toprağın tuzlulaşması havzanın ana sorunlarını oluşturmaktadır. Tekrarlayan kuraklıklar ise bu sorunları daha da kötü bir duruma sokmaktadır. Havzanın çevresel, hidrolojik ve tarımsal sorunlarını en aza indirmek için detaylı kuraklık analizlerine ihtiyaç vardır. Konya Kapalı Havzasında baş göstermiş kuraklık afetlerinin incelenerek karakterinin ortaya konulması, gelecekte yaşanacak benzer kuraklıklara karşı alınacak önlemleri kolaylaştıracağı düşünülmektedir.
Kurak ve yarı kurak bölgelerde, iklimsel koşullardan dolayı birkaç aylık yağış eksiklikleri normal karşılanabilmektedir. Türkiye’de yıllık yağış miktarının en az olduğu bölgelerin başında Konya Kapalı Havzası yer almaktadır. Kurak/yarı kurak iklime sahip bu havzada meydana gelen kuraklıkların çok ciddi sosyo-ekonomik etkilerinin olduğu bilinmektedir. Ancak geçmişte yaşanan kuraklık olaylarının büyüklüğü ile ilgili net ve somut bir bilgi olmadığı için bu kuraklıklarla ilgili olay-etki incelemeleri yetersiz kalmaktadır.
Kuraklık, deprem ve sel gibi diğer doğal afetlerden farklı olarak yavaş yavaş gelişir. Bir bölgenin tam olarak ne zaman kuraklığa girdiğini veya kuraklıktan çıktığını belirlemek oldukça güçtür. Kuraklığın oluşumunu ve şiddetini belirlemek, süreci
gözlemleyip ölçebilmek için birçok indeks geliştirilmiştir. Bir kuraklık indeksi dünyada yaygın kullanılıyor ve genelde güvenilir sonuçlar veriyor olabilir. Ancak bölgeye özgü iklim koşullarına bağlı olarak bölge kuraklığına duyarlı sonuç verebilmesi için uygun kuraklık indeksinin seçilmesi ve doğru zaman adımları ile kullanılması gerekir.
Bu çalışma ile dünyada kuraklıkların belirlenmesinde ve izlenmesinde yaygın olarak kullanılan, güvenilirliği daha önceki çalışmalarda tespit edilen 6 farklı kuraklık indeksi karşılaştırılmıştır. Kullanılan kuraklık indeksleri; Normal Yağış Yüzdesi (NYY), Yağış Kuyrukları (YK), Z-Skoru, Çin Z Đndeksi (ÇZĐ), Standartlaştırılmış Yağış Đndeksi (SYĐ) ve Efektif Kuraklık Đndeksi (EKĐ)’dir.
Kuraklık indeksi hesaplamasında kullanılan zaman adımlarının sonuçlara önemli etkilerinin olabileceği öngörülerek karşılaştırma işlemleri EKĐ hariç tüm kuraklık indeksleri için 18 farklı zaman adımının kullanılması ile yapılmıştır. Bu zaman adımları; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 18, 24, 30, 36 ve 48 aydır. Küçük zaman adımları tarımsal kuraklık açısından önemli iken büyük zaman adımları da hidrolojik kuraklık ve su kaynaklarının yönetimi açısından çok önemlidir. Ancak literatürde farklı zaman adımlarının elde edilen sonuçları nasıl etkilediği ile ilgili doyurucu çalışmalar bulunmamaktadır. Literatürde kuraklık indekslerinin karşılaştırma çalışmalarında yaygın bir şekilde 1 aylık zaman adımı kullanılmaktadır. Ancak bu durumda; kuraklık indekslerinin, kümülatif yağış eksikliklerine (birkaç aylık) karşı verdikleri tepkiler tam olarak belirlenemeden kuraklık indeksinin başarısı ölçülmeye çalışılmaktadır.
Bu çalışmada, Konya Kapalı Havzası içerisinde yer alan 12 istasyona ait aylık yağış verisi ile 6 farklı kuraklık indeksi ve 18 farklı zaman adımı kullanılarak kuraklık indeksleri ve zaman adımları arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Çalışmanın birinci kısmında kuraklık indeksi-zaman adımı eşleştirmeleri (91 farklı kombinasyon) yapılarak elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda kuraklık indeksleri arasındaki ilişki, zaman adımları arasındaki ilişki, bir kuraklık indeksinin zaman adımları ile olan ilişkisi ve kuraklık indeksi-zaman adımı eşleştirmelerinin tespit ettiği kuraklık sınıfları incelenmiştir.
Çalışmanın ikinci kısımda ise önceki bölümde en başarılı olduğu belirlenen EKĐ ile Konya Kapalı Havzasının 1972-2009 yılları arası zamansal ve konumsal kuraklık analizi yapılarak havzanın kuraklık karakterinin ve kronolojisinin çıkarılması, istasyon bazında kuraklık sınıflarının dağılımının belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu kapsamda, her bir istasyon için tespit edilen kuraklıkların başlangıcı, bitişi, süresi, genliği, keskinliği, geri dönüş süresi ve kuraklık sınıfı belirlenmiştir. Ayrıca, başarılı bulunan
Z-Skoru, ÇZĐ, SYĐ ve EKĐ ile havzada tespit edilen en önemli kurak periyot, 1973-1974 çok şiddetli kuraklığının, Beyşehir istasyonu özelinde olay bazlı incelemesi yapılmıştır. Böylelikle; kuraklık indeksleri ile en uygun zaman adımlarının performansı ve kümülatif yağış eksikliklerine olan tepkileri araştırılmış, geçmişte yaşanılan kuraklık modellenmiştir.
Bu çalışmada elde edilen, kuraklık indeksi ve zaman adımı kombinasyonları ile bunların yağış eksikliklerine karşı davranışları belirlenerek havzada, ülkemizde ve dünyada kuraklıkların daha kolay tanımlanması ve izlenmesi için yeni bir şekilsel gösterimin ortaya konulması amaçlanmaktadır.
Đklim değişikliği senaryolarına bağlı kalınarak veya gelecekte beklenen yağış değerleri tahmin edilerek yapılan projeksiyon çalışmalarında da sıklıkla yukarıda bahsedilen kuraklık indeksleri kullanılmaktadır. Projeksiyon işlemi senaryo doğrultusunda üretilen sentetik veriler ile yapılmaktadır. Dolayısı ile hassas bir projeksiyon yapabilmek için öncelikle, kullanılacak kuraklık indeksi ve zaman adımının bölgeye en uygun olanının belirlenmesi gerekir. Bunun için tarihi veriler ile yapılan analiz sonucunda, bölgeye en uygun, aylık ve birkaç aylık yağış eksikliklerine en iyi cevap veren kuraklık indeksi ve zaman adımı bilinmelidir.
Literatürde kuraklık indekslerinin karşılaştırılması ile ilgili sınırlı sayıda kaynak bulunmaktadır. Bu çalışmanın hazırlık aşamasında yapılan kaynak araştırmasında, farklı zaman adımlarının kullanıldığı ve bu kadar kapsamlı kuraklık indeksi-zaman adımı kombinasyonlarının karşılaştırıldığı kaynağa rastlanamamıştır. Ayrıca ülkemizdeki kuraklık çalışmalarında genellikle SYĐ metodu kullanılmakta farklı kuraklık indeksleri ile yapılmış çalışmalara ve karşılaştırmalara çok sık rastlanmamaktadır. Bu yönüyle çalışmanın, literatüre önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
2. KAYNAK ARAŞTIRMASI
Đklim, belirli bir yere ait sıcaklık, yağış, nem, rüzgar, hava basıncı ve diğer meteorolojik parametrelerin uzun yıllara dayalı gözlemlerinin istatistiki olarak yorumlanmasıdır. Bir yerin iklimi o yerin enlemine, yükseltisine, yer şekillerine, bitki örtüsüne ve çevresinde bulunan su kütlelerine bağlıdır. Đklim türleri, sıcaklık ve yağış rejimi gibi durumlara bakılarak sınıflandırılabilir. Günümüzde en çok kullanılan iklim sınıflandırma sistemi, aslen Wladimir Köppen tarafından 1900’de geliştirilmiş olan Köppen iklim sınıflandırmasıdır. Bu iklim sınıflandırma sistemi daha sonra Rudolf Geiger tarafından 1954 ve 1961 yılında güncellenmiş dünya haritası olarak sunulmuştur (Kottek ve ark., 2006). Bu sınıflandırmaya göre ülkemizin tüm kıyı bölgelerinde Akdeniz iklimi, iç kesimlerde ise yarı kurak iklim görülmektedir. Kottek ve ark. (2006), 1951-2000 yılları arası sıcaklık ve yağış verilerini kullanarak yaptıkları güncelleme çalışmasında ise ülkemizde 5’i yaygın olarak görülen 8 farklı iklim türünün hüküm sürdüğü bildirilmektedir. Şekil 2.1’de görüldüğü üzere;
• Kuzeyi hariç Marmara bölgesi, kıyı Ege, kıyı Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu bölgesinde kış ayları ılık, yaz ayları çok sıcak ve kurak,
• Đç Ege ve Đç Anadolu Bölgesinin büyük kısmında kış mevsimi ılık, yaz mevsimi kısa süren fakat sıcak ve kurak,
• Karadeniz bölgesinde ve Marmara bölgesinin kuzeyinde de kışlar ılık, yazlar sıcak ancak her mevsim yağışlı,
• Đç Anadolu bölgesinin doğusu ve Doğu Anadolu bölgesinin batısında ve güney doğusunda kışlar şiddetli, yazlar kısa süren sıcak ve kurak,
• Karadeniz bölgesinin doğusunda ve Doğu Anadolu bölgesinin kuzeydoğusunda kış ayları şiddetli, yaz ayları kısa ve sıcak, her mevsim yağışlı,
bir iklim hüküm sürmektedir.
Ülkemiz genelinde yaygın olarak görülen bu 5 iklimin yanında, Karadeniz Bölgesinin kıyı şeridinde ve Trakya’nın kuzeyinde kışlar ılık, yazlar çok sıcak ve her mevsim yağışlı geçmektedir. Muş ve Şemdinli dolaylarında kış mevsimi şiddetli, yaz mevsimi çok sıcak ve kuraktır. Bu çalışmanın da çalışma alanı olan Konya Kapalı Havzası’nın orta kısımları yani Konya-Karapınar dolayları ile Iğdır’da kurak bozkır iklimi hüküm sürmektedir. Kurak bozkır iklim, yarı kurak (semi-arid) terimi ile de ifade edilmekte olup; düşen yağışın, potansiyel terleme-buharlaşma (evapotranspirasyon)
miktarından biraz az olduğu bölgeleri tanımlar. Yarı kurak iklimin görüldüğü yerleri belirlemek için yağış ve sıcaklığa bağlı olarak bir hesaplama yöntemi olmakla birlikte genellikle yıllık toplam yağış miktarı 250-400 mm arasında olan bölgelerin iklimini ifade eder.
Şekil 2.1 1951-2000 yılları arası sıcaklık ve yağış verisi ile güncellenmiş Köppen-Geiger iklim sınıflandırması dünya haritası ve Türkiye detayı (Kaynak: Kottek ve ark., 2006)
Đklim değişikliği, tüm dünyanın veya belli bir bölgenin ikliminin tarih boyunca değişikliğe uğraması demektir. Yerkürenin kendi doğal sürecinin bir parçası olarak veya
insan faaliyetleri sonucunda iklimin istatistiki özelliklerinin değişmesi anlamına gelmektedir. Bu nedenle 10-20 yıl gibi kısa süreli salınımlar, örneğin El Nino gibi, iklim değişikliğini temsil etmez.
Özellikle çevre politikalarındaki kullanıma göre iklim değişikliği kavramı sadece son dönemlerdeki değişiklikleri konu almaktadır. Genellikle de yerkürenin doğal süreci olarak değil de insan faaliyetleri sonucunda ortaya çıkan değişiklikler ele alınmaktadır. Dolayısı ile çevre politikaları metinleri içinde kullanılan iklim değişikliği terimi “insan kaynaklı küresel ısınma” ile eşanlamlı olarak kullanılmaktadır. Bilimsel dergilerde ise küresel ısınma terimi yüzey sıcaklığının artmasını ifade ederken iklim değişikliği terimi küresel ısınmayı ve sera gazı seviyesini artıran her şeyi kapsamaktadır. Her ne kadar tartışmalar devam etse de yapılan gözlemler, ölçümler ve bilimsel çalışmalar göstermiştir ki, küresel ısınma bir efsane değil, gerçekliktir (Dogan ve ark., 2009).
Dünyanın ortalama sıcaklığı geçen yüzyılda 0.8 oC yükseldi. Önümüzdeki yüzyılda da 1 oC ila 6 oC artması beklenmektedir (EPA, 2012). Dünyanın ortalama sıcaklığındaki küçük değişiklikler, bölgesel iklimlerde ve hava durumlarında büyük ve tehlikeli değişimlere sebep olabilir. Küresel ısınmayla ilişkili olarak, birçok yerde düşen yağış miktarları farklılaşmış, daha sık sel ve kuraklık olayları görülmeye başlamış, daha sık ve daha şiddetli sıcaklık dalgaları etkisini göstermiştir. Okyanuslar ve buzullar da birçok değişime maruz kalmıştır. Okyanuslar ısınmakta ve daha asidik olmakta, buzullar erimekte ve deniz seviyeleri yükselmektedir. Geçen yüzyılda, insan faaliyetleri sonucunda çok miktarda karbondioksit ve diğer sera gazları atmosfere salındı. Bu sera gazlarının büyük bir kısmı enerji üretimi için yakılan fosil yakıtlar sebebiyle oluştu. Öte yandan ormansızlaşma, endüstriyel prosesler ve bazı tarımsal uygulamalar atmosfere gaz salımını artırdı. Sera gazları dünyanın çevresini bir örtü gibi sararak enerjiyi atmosfer içinde tutar ve dünyanın ısınmasına sebep olur. Bu olgu “sera etkisi” olarak adlandırılır, doğal bir olaydır ve aslında dünyadaki canlılık için gereklidir. Ancak sera gazlarının artması dünyanın iklimini değiştirebilir, insan sağlığına, huzuruna ve ekosisteme tehlikeli sonuçlar doğurabilir (EPA, 2012). Küresel ısınmanın etkileri, kurak ve yarı kurak bölgelerde yağış miktarı zaten az olduğu için daha çarpıcı olmaktadır.
Doğada bulunan tüm tatlı su kaynaklarını yağışlar besler. Belirli bir zaman periyodu için beklenenden daha az düşecek yağış miktarı su kaynaklarının nicelik ve niteliğini olumsuz etkiler. Bunun yanında küresel iklim değişikliği veya yerel ölçekte ortaya çıkan farklılaşmalar, bölgeye düşen yağış miktarını ve sıcaklık gibi diğer
etmenleri etkileyeceğinden; tarımsal üretim, çevresel ve sosyo-ekonomik açılardan olumsuz bir etki oluşturmaktadır. Ülkemizdeki yağış rejimi bölgeden bölgeye önemli farklılıklar içermektedir. Ülke genelinde 250 mm ile 3000 mm arasında yağış alan bölgeler olmasına rağmen, ortalama yıllık toplam yağış 650 mm’dir (Gülsever, 2006). 2.1. Kuraklık
Genel anlamda kuraklık, normalden daha kurak geçen zaman diliminde suya bağlı problemlerin ortaya çıkması demektir. Birkaç hafta, ay veya yıl normalden az yağış alan bölgelerde; akarsu debileri azalır, göl ve barajlardaki su seviyesi düşer, su kuyularında suya erişim daha derinlerde gerçekleşir. Yağışsız hava sürer ve su temin problemleri oluşursa, kurak süreç kuraklığa dönüşmüş olur. Kuraklığın ilk kanıtı genellikle yağış verileri ile bulunur. Kısa süre içinde toprak nemi azalmaya başlar. Akarsu debilerindeki azalma genellikle bundan sonra gerçekleşir. Su kuyularındaki seviye düşmesi ise, kuraklık başladıktan bir yada birkaç sene sonra, yağışların azalmasının bir yansıması olarak ortaya çıkabilir (Nagarajan, 2009).
Dünyadaki en az yağış alan yerler, aynı zamanda düşen yağışın yıldan yıla en büyük farklılık gösterdiği yerlerdir. Bu da kuraklığın yaşanma ihtimalini artırır. Fakat daha az sıklıkta olsa ve etkileri bölgeden bölgeye farklılık gösterse bile her yer kuraklığa maruz kalabilir (Brown ve Lall, 2006). Kurak veya yarı kurak iklimlerde, var olan su kaynaklarının da yetersiz olmasından dolayı, bu bölgelerde yaşanılan kuraklıklar çok daha yıkıcı ve ağır sonuçlara sebep olmaktadır. Örneğin, 2011 yılında Afrika Boynuzu denilen Afrika kıtasının doğusunda yaşanılan ve son 60 yılın en şiddetlisi olarak tespit edilen kuraklık çok üzücü ve dikkat çekici sonuçlar doğurmuştur.
Kuraklık şiddeti farklı iklim koşullarında bölgeden bölgeye farklılıklar göstermektedir. Dolayısı ile dünyanın farklı kesimlerinde yapılacak çok sayıdaki kuraklık indeksi çalışmaları ve bunların karşılaştırmaları benzer iklim koşullarının görüldüğü diğer bölgelerde yaşanan kuraklıkların izlenmesinde ve anlaşılmasında kolaylaştırıcı olacaktır. Kurak ve yarı kurak alanlarda yaşanılan kuraklıkların izlemesi güçtür, etkileri bölge için kritik önemdedir (Dogan ve ark., 2012).
Kıtlık (famine), doğal veya insan kaynaklı faktörlere (kuraklık, bereketsiz ürün, aşırı nüfus, yanlış politikalar) bağlı olarak gıda maddelerinin eksikliği ile yaygın bir şekilde hastalık ve ölüm oranlarının çok yükselmesine sebep olmaktadır. Gelişmiş ülkelerde yaşanılan kuraklıklar, bilgiye kolay erişim ve dolayısı ile planlamanın iyi yapılabilmesinden dolayı göreceli olarak daha hafif atlatılabilmektedir. Ayrıca yeterli
kaynağın bulunması ve bunların iyi yönetilmesi ile zararlar genellikle maddi külfet ve çevresel etkiler anlamında olmaktadır. Oysa gelişmemiş bölgelerde uzun ve/veya şiddetli kuraklıklar beraberinde kıtlığı getirmektedir. Geçmiş yüzyıllarda hemen her kıtada kıtlık olayları görülmüştür. Bazı ülkeler hala kıtlıkla mücadele etmeye çalışmaktadır. Maalesef, dünyanın farklı bölgelerinde karşılaşılan kuraklık, kıtlık ve çölleşme riskleri mütemadiyen bildirilmektedir. Ayrıca uzun süreli ve/veya birbiri ardına gelen kuraklıklar çölleşme (desertification) sürecini de güçlendirir.
Küresel ısınmaya bağlı olarak değişik iklim senaryolarına göre; kuraklıklarla, özellikle ülkemizin de içinde bulunduğu orta kuşaklarda daha sık karşılaşılacağı tahmin edilmektedir. Bu senaryolar, başta tarımsal ve enerji üretimi olmak üzere pek çok alanda kuraklığın çok daha önemli bir sorun olacağını göstermektedir (Yeğnidemir, 2005; Vural, 2010). Kuraklığın öngörülebilmesi ve olumsuz etkilerinin azaltılması için kuraklık şiddetinin zamansal ve alansal olarak belirlenmesine ve yöredeki tarihi kuraklık olaylarının incelenerek kuraklık karakterinin ortaya konulmasına ihtiyaç vardır. 2.2. Kuraklığın Etkileri
Kuraklık, şiddetine ve etkilediği alana bağlı olarak çevresel, ekonomik ve sosyal sonuçlar doğurur. Kuraklığın oluşumu ve etkileri diğer afetlere göre daha uzun sürer ve daha geniş alanları etkiler. Kuraklık; baraj, göl ve akarsu gibi yüzeysel sular ile yeraltı sularının azalmasına, mahsul ve yiyecek kıtlığına, yangın tehlikelerinin artmasına sebep olur.
Kuraklıktan ekonomik olarak ilk etkilenen genellikle tarım sektörüdür. Meyve, sebze ve hububat gibi tarımsal mahsul ile hayvan yeminin azalması, bunun yanında bereketsiz ürün ve besicilik sorunları tarımsal ürünlerle ilgili tüm sektörleri ilgilendirir. Đstihdam edilen insanların geçimlerini ve yöredeki ekonomik dengeleri bozar. Gelir azalmasına, iflaslara, işsizliğe ve göçlere sebep olur. Kuraklığın en büyük etkisi yağmurla beslenen araziler ile küçük çiftçiler ve besicilere olur.
Kuraklık, hidroelektrik santrallerde üretilen enerjinin azalmasına neden olur. Azalan su miktarı ve kalitesi, salgın hastalıkları, su kıtlığını ve yiyecek sıkıntısını beraberinde getirir. Evsel ve endüstriyel amaçlı kullanılacak suyun temini hem güçleşir hem de maliyeti artar. Ayrıca sebep olacağı su kaynaklarının bilinçsiz ve plansız kullanımı, sürdürülebilir bir su yönetimini zorlaştırır. Çölleşme riskini arttırır. Kültür balıkçılığı sektörüne çok ciddi sorun oluşturur. Bölgede yaşayan insanların moralini
bozar, sosyal problemler ortaya çıkarır. Su, yiyecek, gelir ve arazi kavgaları baş gösterir. Đç ve dış politik sorunlar oluşturur.
2.3. Kuraklık Sınıflandırmaları
Literatürde kuraklık sınıfları da tanımı gibi karmaşık bir şekilde ele alınmaktadır. Daha sistematik bir yaklaşım için bu bölümde kuraklık sınıflandırmaları; kuraklığın fiziksel etkilerine, süresine ve şiddetine göre gruplandırılmıştır. Etkisine göre sınıflandırılmış kuraklıkların “kuraklık türleri veya fiziksel kuraklık çeşitleri”, süresine göre sınıflandırılmış kuraklıkların “kısa süreli veya uzun süreli kuraklık”, şiddetine göre sınıflandırılmış kuraklıkların da “kuraklık sınıfları” olarak anılması ifade birliğinin sağlanması bakımından faydalı olacağı düşünülmektedir.
2.3.1. Kuraklık türleri
Birçok kaynakta (American Meteorological Society, 1997; Palmer, 1965; Sırdaş, 2002; Nagarajan, 2009; White and Walcott, 2009; Anisfeld, 2010) 4 tür kuraklıktan bahsedilmektedir. Bunlar; meteorolojik, tarımsal, hidrolojik ve sosyo-ekonomik kuraklıktır. Ancak sosyo-ekonomik kuraklığın ayrı bir kuraklık türü olmasından çok meydana gelen meteorolojik, tarımsal veya hidrolojik kuraklık olayının toplumsal ve ekonomik yansımaları anlamında ele alınması gerektiği düşünülmektedir. Bu yaklaşım tarzı ile kuraklığın doğrudan (direkt) ve dolaylı (endirekt) etkilerinden bahsedilebilir.
Meteorolojik kuraklık, bölgenin normal durumuna kıyasla daha az yağış alması durumuna ve kurak evrenin süresine bağlı olarak gerçekleşir ve ilk görülen kuraklık türüdür (Anisfeld, 2010). Bölgenin içinde dahi önemli farklılıklar görülebilir (Nagarajan, 2009). Öncelikle tarımsal kuraklığı daha sonra da hidrolojik kuraklığı tetikler.
Tarımsal kuraklık, belirli bir zamanda belirli bir bitkinin ihtiyacı olan toprak neminin yetersiz kalmasıdır. Kuraklığın saptanmasında yalnızca normalin altındaki yağışlardan yararlanılması tarımsal amaçlar için belirleyici olmayabilir. Yağışların azalmasına da bağlı olarak, gerçek ve potansiyel evapotranspirasyon arasındaki fark, toprak neminin durumu ve su tablasının seviyesi önemlidir. Kuraklığın şiddeti, süresi ve zamanlaması yanında, bölgedeki toprak yapısının, bitki türünün ve hayvan ırkının kuraklığa karşı direnci de çok önemlidir. Örneğin kumlu bir toprakta yetişen kısa köklü bitkiler için çok etkileyici olan kısa süreli kurak bir periyot, killi toprakta yetişen benzer bitki için veya yine kumlu toprakta yetişen ancak uzun köklü bir bitki için aynı etkiyi
göstermeyebilir. Benzer şekilde; ekim, çimlenme aşamasında yaşanacak kısa süreli bir kuraklık arazideki bitki popülasyonunu ve verimi azaltır. Aynı kuraklık büyüme aşamasında göreceli olarak daha az etkiler doğurabilir. Sulamalı veya yağmurla beslenen tarım tipine göre de farklı etkiler görülebilmektedir. Sulamalı tarımın yapılacağı yerlerde sulama yönetimi dizaynında, bölgenin kuraklık geçmişi ve hassasiyeti göz önünde bulundurularak olası zararlar minimuma indirilebilir.
Hidrolojik kuraklık, meteorolojik kuraklığın kümülatif etkisi ile hem yüzeysel hem de yeraltı sularındaki olumsuz değişimi ifade eder. Genellikle havza bazında incelenir. Temelde iklimle ve yağışlarla bağlantılı olsa da; arazi kullanım değişikliği, ağaç kesimi, arazi kaybı veya verimsizleşmesi ve baraj inşası gibi havzanın hidrolojik karakterini değiştirecek faktörlere de bağlıdır. Hidrolojik kuraklık olduğunda; kanal, akarsu ve derelerin debileri azalır. Göl, gölet ve barajlardaki sular çekilerek, yeraltı sularında olduğu gibi su seviyeleri düşer. Meydana gelen bir meteorolojik kuraklıkla yani yağış miktarının azalması ile hidrolojik kuraklık arasında gecikme vardır. Çünkü yağıştaki azalmanın hidrolojik sistemdeki bileşenlere etkisi daha uzun bir zaman alır. Hidrolojik kuraklığın etkilerini belirleyebilmek ve izleyebilmek için akarsu debilerinin, göller ve barajlar gibi su rezervuarları ile akiferlerdeki yeraltı suyu seviyelerinin ölçülmesi gereklidir. Yine de hidrolojik ölçümler, kuraklığın erken tespitinde belirleyici olmamaktadır (Sırdaş, 2002; Nagarajan, 2009; PDC, 2012).
Şimdiye kadar literatürde karşılaşılan tarımsal, hidrolojik ve sosyo-ekonomik gibi kuraklık türleri genellikle meydana gelen meteorolojik kuraklık olayının sonucunda ortaya çıkar. Meteorolojik kuraklık yağış ile ilgilidir. Tarımsal kuraklık ve hidrolojik kuraklık, meteorolojik kuraklığın tetiklemesiyle ortaya çıkan doğal sonuçlardır. Dolayısı ile meteorolojik kuraklığın sonucu olarak ortaya çıkan tarımsal ve hidrolojik kuraklık türlerinin üzerinde durmak yerine meteorolojik kuraklığın, –genel manada “kuraklığın”– tarımsal ve hidrolojik boyutlarını ortaya koymak daha önemlidir.
2.3.2. Kısa süreli ve uzun süreli kuraklık
Süresine göre kuraklık çeşitleri kısa süreli ve uzun süreli olmak üzere 2 grupta incelenir. Genellikle 6 aydan daha kısa sürede etkili olan kuraklıklara kısa süreli, 6 aydan daha uzun sürenlere ise uzun süreli kuraklık denilmektedir.
Kısa süreli kuraklıkların etkileri tarımda ve yerel su kullanımında hemen hissedilebilir. Mevsime bağlı olarak yangın riskini önemli ölçüde artırır. Kuraklık yönetimi ile ilgilenen kişilerin en büyük endişesi; yaşanılan bu kısa süreli kuraklığın
uzun süreli bir kuraklığa dönüşme riski ve şiddetlenip şiddetlenmeyeceğidir. Kısa süreli kuraklık suya olan talebi artırır, yerel yönetimlerin işlerini güçleştirir. Park, bahçe sulamaları, rekreasyon amaçlı su kullanımı ile yıkama ve bakım sektörü öncelikle etkilenir.
Uzun süreli kuraklık, normalin altında düşen yağışın aylar ve hatta yıllar boyunca sürmesiyle oluşur. Uzun süreli kurak periyotlar bölgedeki su kaynaklarına olumsuz etki ettiğinden hemen akla hidrolojik kuraklık gelir. Đmalat sektörünü ve enerji üretimini, ayrıca bölgesel su teminini güçleştirir. Uzun ve şiddetli kuraklık genellikle olağandışı olarak görülür ancak her zaman ihtimal dahilindedir. Dolayısı ile daha önce bölgede yaşanmış kuraklıkların olma sıklıkları ve süreleri çok önemlidir. Bu bilgilerin tablo ve cetveller halinde hazırlanarak kuraklığın geri dönüş periyodunun bilinmesi gerekir. Dönüş periyodu veya frekans analizi, tarihte yaşanılan yağış azalmasına benzer bir azalmanın hangi sıklıkla olabileceğini ortaya koyar . 30 yıllık bir geri dönüş değeri, benzer bir olayın ortalama olarak 30 yılda bir karşılaşılacağı anlamına gelir. Ancak bu bir ihtimal hesabı olduğu için yaşanılan bir olaydan hemen sonraki yılda bile benzer olayın yaşanma şansı vardır. Ayrıca günümüzde yaşanılan küresel ısınma ve iklim değişikliği olguları geleneksel geri dönüş ve frekans analizi yöntemlerinin tartışılır hale gelmesine sebep olmuştur.
2.3.3. Kuraklık sınıfları
Şiddet durumuna göre kuraklık çeşitlerinin belirlenebilmesi, kuraklık durumunun izlenmesi ve sayısal analizinin yapılabilmesi için kuraklık indeksleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada kullanılan indekslerle ilgili detaylı bilgi tezin 2.4 ve 3.2.2 başlığı altında verilmiştir. Bu indeksler, içinde bulunulan durumun tarihi verilere dayalı analizini yaparak o an için durumun ne kadar nemli veya kurak olduğunu göstermeye yarar. Bu bağlamda en nemliden en kurağa kadar olan bir skalada analiz edilen zamana ait durum tespiti yapılır. Örneğin; Meteoroloji Genel Müdürlüğü bu skalayı 11’e bölerek (olağanüstü nemli, aşırı nemli, çok nemli, orta nemli, hafif nemli, normal civarı, hafif kurak, orta kurak, şiddetli kurak, çok şiddetli kurak ve olağanüstü kurak) yaptığı kuraklık analizlerini internet sitesinden kamuoyuna duyurmaktadır (MGM, 2012). Amerikan kuraklık izleme merkezi (National Drought Mitigation Center-NMDC) ise oluşturduğu internet sitesinde bu skalanın sadece kuraklıkla ilgili olan kısmını alarak (normal, anormal kuru, orta şiddetli kuraklık, şiddetli kuraklık, çok
şiddetli kuraklık ve olağanüstü kuraklık) analiz sonuçlarını duyurmaktadır (USDM, 2012).
2.4. Kuraklık Đndeksleri
Kuraklığa hazırlıklı olabilmek ve uygun planlama yapabilmek kuraklıkların etkilediği alana, şiddetine ve süresine bağlıdır (Mishra and Singh, 2011). Maalesef çoğu bölgede, uygun yağış ve akış kayıtlarına ulaşılamamaktadır. Ulaşıldığında da sıklıkla olağandışı olayların frekansını anlayacak kadar uzun süreli kayıtlar bulunmamaktadır (Anisfeld, 2010). Kuraklığın etki alanı, şiddeti, süresi ve frekansı gibi bilgiler, kuraklık izleme aracı olarak kullanılan kuraklık indeksleri yardımıyla edinilebilir. Bu bilgiler analistlere ve karar mercilerine kuraklığın karakteri hakkında fikir vererek kuraklık eylem planının başlatılmasını sağlar. Kuraklıkların tahmin edilmesi erken uyarı sistemleri için yararlı olup, kuraklığa karşı alınacak önlemler için zaman kazandırır, ayrıca kuraklığın olumsuz etkilerini de azaltır.
Günümüze kadar birçok kuraklık indeksi geliştirilmiştir. Tarihte ilk geliştirilen kuraklık indeksleri tanım bazlı veya belirli bir yağış değerini eşik kabul eden indekslerdir. Dolayısı ile bu indekslerin çoğunun geçerliliği sadece spesifik bir uygulama veya bir bölge için sınırlıdır. Bir bölge için geliştirilen indeks başka bölgeye uygulanamaz veya yapılan çalışmalar birbirleri ile karşılaştırılamaz durumdadır. Bundan dolayı bu tip indekslerle zamansal ve konumsal analizler yapmak mümkün değildir. Bu kapsamda, W. C. Palmer’in yirminci yüzyıl ortalarında geliştirmiş olduğu Palmer Kuraklık Şiddeti Đndeksi-PKŞĐ (Palmer, 1965) ortaya belirgin kuraklık indeksi sistematiği koyması ve boyutsuz bir indeks ile zamansal ve konumsal analize imkan sağlaması bakımından bir dönüm noktasıdır.
Daha sonra meteorolojik, tarımsal ve hidrolojik kuraklıkları daha iyi izleyebilmek için bu kuraklık türleri ile ilgili parametreleri göz önüne alan indeksler geliştirilmiştir. Ayrıca uzaktan algılama tekniklerinin son yıllarda hızlı gelişmesi ile her geçen yıl yeni birçok uzaktan algılama tabanlı kuraklık indeksi geliştirilmektedir. Ancak bu tip verilerin çok yaygın olmamasından dolayı yapılan çalışmalarda genellikle kuraklık indeksinin güvenilirliği ve doğruluğu ile bu indekslerin hesaplanması için gerekli olan verinin bulunabilirliği ön plana çıkmaktadır. Dolayısı ile bilimsel arenada yeni indeks geliştirme çabaları hızla devam ederken, kuraklık izleme sistemleri gibi pratik uygulama alanlarında yeni keşfedilen indekslerin yerine hala geleneksel kuraklık indekslerinin kullanımı devam etmektedir. Bu yönüyle az veri gereksinimi olan,
doğruluğu ve güvenilirliği kanıtlanmış yöntemlere olan ilgi de gündemdeki yerini korumaktadır.
Günümüze kadar 100’ün üzerinde kuraklık indeksinin geliştirildiği düşünülmektedir. Bunlarla ilgili birçok inceleme yazısı ve sınıflandırma çalışmaları (Guttman, 1998; Hayes, 2000; Heim, 2002; Keyantash ve Dracup, 2002; Ntale ve Gan, 2003; Morid ve ark., 2006; Hayes ve ark., 2007; White ve Walcott, 2009; Barua ve ark., 2011; Mishra ve Singh, 2011) yapılmış, bu çalışmalarda indekslerin birbirine olan üstün ve zayıf yönleri belirtilse de tüm amaçlara yönelik kabul gören ne bir kuraklık tanımı ne de bir kuraklık indeksi geliştirilememiştir. Örneğin, PKŞĐ üniform topografyaya sahip geniş arazilerde çok yararlı bulunarak Amerika Ziraat Bakanlığı tarafından kuraklık yardımlarının belirlenmesinde kullanılmaktadır. Diğer taraftan, Amerika’nın batı eyaletlerindeki karar mercileri PKŞĐ yanında SWSI (Surface Water Supply Index) ve kuraklık başlangıcını PKŞĐ’den daha önce tespit edebilen ve farklı zaman adımları için hesap edilebilen SYĐ’yi de kullanmaktadırlar. Güney Kore Cumhuriyeti Meteoroloji Genel Müdürlüğü kuraklıkla ilgili çalışmalarını EKĐ ve AWRI indeksleri ile yürütmektedir (MDR, 2012). Amerika kuraklık izleme merkezi (NMDC) kuraklık izleme faaliyetini birincil olarak SYĐ’yi kullanarak yapmaktadır. Avrupa Birliği de kuraklık izlemesini SYĐ tabanlı kombine kuraklık indikatörü ile yürütmektedir (EDO, 2012).
Kuraklık indeksi geliştirme işi, bilimsel bakış açısı yanında kullanılacak uygun verinin bulunurluğu ile de ilişkilidir. Bundan dolayı meteoroloji gözlem istasyonlarında elde edilen veriler ile meteorolojik kuraklık indeksleri geliştirilmiştir. Bunların en bilinenleri BMDI (Bhalme-Mooley Drought Index), CPA (Cumulative Precipitation Anomaly), ÇZĐ, genellikle Đngiltere’de kullanılan DSI (Drought Severity Index), EKĐ, NYY, Macaristan’da geliştirilen ve genelde o bölgede kullanılan PAI (Palfai Aridity Index), PKŞĐ, RAI (Rainfall Anomaly Index), SAI (Standardized Anomaly Index), YK, Z-Skoru, SYĐ ve SYĐ’ye evapotranspirasyon özelliği katılması ile geliştirilen RDI (Reconnaissance Drought Index)’dır.
Meteorolojik parametrelerle elde edilen kuraklık indeksleri genel manada kuraklıkla ilgili bilgi vermesi açısından önemlidir. Bu indeksler tarımsal ve hidrolojik kuraklıkların izlenmesinde de sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak özellikle tarımsal kuraklıkla ilgili olarak geliştirilen kuraklık indekslerinden başlıcaları; CSM (Computed Soil Moisture), SMAI (Soil Moisture Anomaly Index), Palmer tarafından PKŞĐ’nin
geliştirilmesi ile bulunan Z Index, CMI (Crop Moisture Index), SMDI (Soil Moisture Deficit Index) ve ETDI (Evapotranspiration Deficit Index) olarak sayılabilir.
Hidrolojik kuraklık indeksleri genel olarak akarsu akım verilerini kullanarak hidrolojik kuraklığın karakteri ile ilgili bilgi verirler. PHDI (Palmer Hydrological Drought Index) kar eriyik sularını hesaba katmadığından RecDI (Reclamation Drought Index) ve SWSI geliştirilmiştir. SWSI en yaygın kullanılan hidrolojik kuraklık indeksidir. Bunlardan başka AWRI, TWD (Total Water Deficit), CSA (Cumulative Streamflow Anomaly) ve RSDI (Regional Streamflow Deficiency Index) sayılabilir.
Bu çalışmada kullanılan kuraklık indeksleri girdi olarak sadece yağış verisine ihtiyaç duyan meteorolojik kuraklık indeksleridir. Daha önceki çalışmalar ile güvenilirliği denenen bu kuraklık indeksleri ile ilgili detaylı bilgi bu bölümde verilecektir.
2.4.1. Normal yağış yüzdesi (NYY)
Normal yağış yüzdesi (NYY) kuraklığın belirlenmesi için kullanılan basit bir indekstir. Tek bir bölge veya mevsim için kullanıldığında etkili sonuçlar verir (Hayes, 2000; Sırdaş, 2002; Morid ve ark., 2006; Smakhtin ve Hughes, 2007; Barua ve ark., 2011). NYY genellikle zaman serisinin ortalamasına, bazen de medyanına göre hesap edilir. NYY, normalden uzaklaşan verinin frekansını hesaplayamaz ancak kolay hesap edilebilmesinden dolayı hava durumu yayınlarında ve kamuoyuna kuraklıkla ilgili bilgi verme amacıyla sıklıkla kullanılır. Belirli bir istasyona veya mevsime ait şartları belirtmek için kullanılabilir ancak farklı kullanımlarda yanlış anlaşılabilir.
2.4.2. Yağış kuyrukları (YK)
Đstatistikteki kuyruk (deciles) veya ondabirlik diye adlandırılan ve sıralanmış veri setinin 10 eşit parçaya bölünmesi ile oluşan ölçüdür. Yağış verisinin %10’luk kuyruklara ayrılarak kuraklığın değerlendirildiği bir kuraklık indeksidir. Yağış kuyrukları (YK) kuraklık indeksi, kuraklıkları izlemek için geliştirilmiş olup kuraklık çalışmalarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır (Lana and Burgueno, 2000; Simmonds ve Hope, 2000; Keyantash and Dracup, 2002; Morid ve ark., 2006; Smakhtin and Hughes, 2007; Pandey ve ark., 2008; Barua ve ark., 2011). YK’nın doğru hesaplanabilmesi için uzun yıllara ait yağış verisine ihtiyaç vardır. Uzun süreli yağış verisinin sıralanmasıyla oluşan dağılım %10’luk bölümlere ayrılarak her bir kategori kuyruk olarak adlandırılır. Birinci kuyruk, gerçekleşen yağışın en düşük %10’u
tarafından aşılamayan yağış miktarıdır. Beşinci kuyruk medyan anlamına gelir ve sıralanmış veriyi tam ortadan ikiye böler. NYY metodunun eksiklerini kapatmak üzere 1967 yılında Avustralya’da geliştirilen (Gibbs ve Maher, 1967) ve Avustralya kuraklık gözlem sisteminde kuraklığın meteorolojik ölçüsü olarak kullanıldığından Avustralya’da daha yaygın kullanılmaktadır.
2.4.3. Standart skor veya Z skoru (Z-Skoru)
Z Skoru indeksi (Z-Skoru), istatistikte standart skor veya z skoru diye tanımlanan boyutsuz bir ölçüdür. Örneğin 1980 yılına ait Ocak ayı Z-Skoru, bu aya ait toplam yağış miktarının, veri setindeki tüm yıllara ait Ocak ayı ortalamasından çıkarılarak, farkın bu veri setindeki Ocak ayı standart sapmasına bölümü ile elde edilir. Bu işlem genellikle standartlaştırma veya normalleştirme diye adlandırılır. Bundan dolayıdır ki, dünyada ve Türkiye’de sıklıkla Standartlaştırılmış Yağış Đndeksi (SYĐ) olarak adlandırılan yöntem için aslında Z-Skoru hesaplanmaktadır. Z-Skoru normal dağılımı temsil etmektedir. Oysa SYĐ’nin orjinali gamma dağılımına göre geliştirilmiştir (McKee ve ark., 1993). Dolayısı ile bundan sonra yapılacak çalışmalarda literatürde karışıklığa yol açmamak için normal dağılımın benimsendiği ve Z-Skoru yöntemi ile standartlaştırılan veriler için SYĐ adı kullanılmaması önerilmektedir. Yağış verisi genellikle çarpık olduğu ve normal dağılıma uymadığından, Z-Skoru özellikle kısa kurak süreçlerde SYĐ’ye göre daha başarısızdır. Kolay hesap edilebildiğinden dolayı kuraklık çalışmalarında (Komuscu, 1999; Wu ve ark., 2001; Tsakiris ve Vangelis, 2004; Morid ve ark., 2006; Patel ve ark., 2007; Yürekli ve Anlı, 2008; Akhtari ve ark., 2009) sıklıkla kullanılmaktadır.
2.4.4. Çin Z indeksi (ÇZĐ)
Çin Z-Đndeksi (ÇZĐ), yağış verilerinin 3.tip Pearson dağılımına uyduğunu varsayan bir kuraklık indeksidir. ÇZĐ, ki-kare değişkeninin Wilson-Hilferty küp-kök dönüşümü ile Z-Skoruna dönüştürülmesi esasına bağlıdır. 1995 yılından bu yana Çin Milli Đklim Merkezi tarafından ülke genelindeki kurak ve nemli durumun izlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Wu ve ark. (2001) ÇZĐ hesaplamasında ortalama yerine medyan değerini kullanarak ÇZĐ’yi modifiye (MÇZĐ) etmişlerdir. Bu çalışmada Çin’deki 4 istasyon için 1951-1998 yılları arasındaki aylık yağış verisi kullanılarak ÇZĐ, MÇZĐ, SYĐ ve Z-Skoru kuraklık indeksleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Morid ve ark. (2006) ÇZĐ, MÇZĐ ve diğer indeksleri kullanarak karşılaştırmalı bir çalışma
yapmışlardır. Bu iki çalışmada da SYĐ, ÇZĐ ve Z-Skoru ile benzer sonuçların alındığı bildirilmiştir. Wu ve ark. (2001) yaptığı çalışmada; ÇZĐ ve Z-Skoru’nun SYĐ’ye olan üstünlüğünü, (1) daha kolay hesaplanması ve (2) zaman serilerindeki veri eksikliğine izin vermesi olarak belirtmişlerdir.
2.4.5. Standartlaştırılmış yağış indeksi (SYĐ)
McKee ve ark. (1993) yerel kuraklıkları tanımlamak ve izlemek amacıyla standartlaştırılmış yağış indeksini (SYĐ) geliştirmişlerdir. Aslında SYĐ, gözlenen yağış olasılığının standartlaştırılmış dönüşümünü sağlamaktadır ve 1, 3, 6, 12, 24, 48 ay gibi istenilen zaman adımı için hesaplanabilir. Buradaki birkaç aylık kısa süreli adımlar tarımsal açıdan önemli iken, mevsimler veya yıllar gibi uzun zaman adımları da su temini, su kaynakları yönetimi ve hidrolojik çalışmalar açısından önemlidir. Ortaya çıkan yağış eksikliğine karşı, SYĐ’nin tepkisinin ve duyarlılığının kısa süreli zaman adımları için daha güvenilir olduğu ortaya konulmuştur (Edwards ve McKee, 1997; Guttman, 1998; Hayes ve ark., 1999; Wu ve ark., 2001). SYĐ, meteorolojik ve hidrolojik kuraklıkları izlemeye daha uygun olmasının yanında bitkilerin büyüme ve hasat süreleri ile bağlantılı olarak farklı zaman adımlarının seçilebilme esnekliği, tarımsal kuraklık durumuyla ilgili de yararlı bilgiler vermektedir (White ve Walcott, 2009).
SYĐ, sadece yağış verisine ihtiyaç duyduğu, hesaplamalarının çok zor olmadığı, gayet güvenilir olduğu ve kuraklıkla ilgili birçok meseleyi ele aldığı için; Türkiye’de (Sonmez ve ark., 2005; Touchan ve ark., 2005; Keskin ve ark., 2009; Turkes ve Tatli, 2009; Durdu, 2010), Akdeniz Ülkelerinde (Lana ve Burgueno, 2000; Lana ve ark., 2001; Vicente-Serrano ve ark., 2004; Paulo ve Pereira, 2006; Salvati ve ark., 2009), ABD’de (Guttman, 1999; Hayes ve ark., 1999; Hayes, 2000; Heim, 2002; Keyantash ve Dracup, 2002; Budikova, 2008) ve dünyanın diğer birçok yerinde (Ntale ve Gan, 2003; Patel ve ark., 2007; Pandey ve ark., 2008; Mishra ve Singh, 2009; Edossa ve ark., 2010; Roudier ve Mahe, 2010; Zhai ve ark., 2010; Stricevic ve ark., 2011; Zin ve ark., 2013) yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Günümüzdeki en yaygın kullanılan kuraklık indeksi SYĐ’dir.
2.4.6. Efektif kuraklık indeksi (EKĐ)
Byun ve Wilhite (1999) oluşan bir kuraklığın başlangıcını, sonunu ve gelişimini belirlemek amacıyla Efektif Kuraklık Đndeksi’ni (EKĐ) geliştirmişlerdir. EKĐ ile birlikte Efektif Yağış (EY) kavramı da tanıtılmıştır. EY, zamana bağlı hareketli bir fonksiyonla
birikimli toplam yağış serisini ifade eder. Diğer bir kavram da “Normale Dönmek için gerekli Yağış miktarı” kısaca Normale Dönüş Yağışı (NDY), genel anlamda normal şartlardaki yağışla olan farkı tarif etmektedir. EKĐ ilk geliştirildiği şekliyle, diğer birçok kuraklık indeksinden farklı olarak günlük zaman adımı ile hesap yapar (Morid ve ark., 2006; Akhtari ve ark., 2009; Kim ve ark., 2009; Kim ve Byun, 2009; Kalamaras ve ark., 2010; Roudier ve Mahe, 2010). Dolayısı ile bu durumda günlük yağış verisine ihtiyaç vardır. Ancak ortaya koyduğu prensip, aylık yağış verisini kullanacak şekilde düzenlenebilir (Morid ve ark., 2007; Pandey ve ark., 2008). Smakhtin ve Hughes (2007), geliştirdikleri yazılımda aylık algoritma kullanmışlardır. Akhtari ve ark. (2009) ile Roudier ve Mahe (2010) yaptıkları çalışmalarda EKĐ’nin hesaplanmasının zor olduğundan bahsetmişlerdir.
EKĐ ile ortaya konulan yaklaşımın çok mantıklı ve anlamlı olduğu düşünülmektedir. Ancak bu indeks, araştırmacıların dikkatini henüz çok çekememiştir. Gelecekte daha yaygın kullanılacağı tahmin edilmektedir.
2.5. Dünyada Yapılan Çalışmalar
Palmer (1965) tarafından geliştirilen Palmer Kuraklık Şiddeti Đndeksi (PKŞĐ) ilk kapsamlı kuraklık indeksidir. Daha önceki kuraklık indeksleri genellikle kuraklığı tanımsal olarak ortaya koymakta iken PKŞĐ; yağış, sıcaklık ve toprak nemi parametrelerini içeren su dengesi modeli kurmuştur. PKŞĐ, 1960-1990 yılları arasında yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Daha sonra birçok kuraklık indeksi geliştirilmiştir.
Wilhite (1996) herhangi bir ülke, bölge veya şehirde uygulanmak üzere 10 adımdan oluşan kuraklığa hazırlanma eylem planı metodolojisi geliştirmiştir. Bölgenin ihtiyaçlarına göre bu 10 adımın düzenlenebileceği veya ekleme, çıkarmaların yapılabileceği belirtilmiştir. Bu çalışma ile ulusal veya bölgesel bir kuraklığa hazırlık eylem planı oluşturulmak istendiğinde adım adım nelerin yapılabileceği sıralanmıştır.
Heim (2002) PKŞĐ dahil olmak üzere geçtiğimiz yüzyılda ABD’de yaygın olarak kullanılan birçok kuraklık indeksini inceleyerek bunların ABD genelinde kullanılabilecek ulusal bir kuraklık indeksi olup olamayacağını değerlendirmiştir. Farklı kuraklık indekslerinin avantaj ve dezavantajlarını ortaya koymuştur.
Keyantash ve Dracup (2002), meteorolojik, tarımsal ve hidrolojik kuraklık çalışmalarında kullanılan 14 iyi bilinen kuraklık indeksini incelemiştir. Kuraklık indekslerinin değerlendirilmesi amacıyla doğruluk, izlenebilirlik, şeffaflık, sofistikelik ve gelişmişlik, çok yönlü uygulanabilirlik ve boyutluluk kriterlerinden oluşan bir
